Неразрушающий контроль на основе рентгеновских и инфракрасных изображений

Неразрушающий контроль на основе рентгеновских и инфракрасных изображений

Опубликовано в номере:
PDF версия
Чтобы проверить структурную целостность или измерить конкретные внутренние характеристики объекта, современные разработчики систем машинного зрения все чаще обращаются к двум методам неразрушающего контроля: промышленной рентгенографии и термографии.

Диагностика скрытых проблем с помощью рентгеноскопии

Промышленная радиография, в которой используется рентгеновское изображение объектов, используется в приложениях неразрушающего контроля уже более века. Хотя основы рентгенографии остаются неизменными, достижения в области разрешения изображений, скорости сканирования и обнаружения мелких дефектов делают эту технологию все более привлекательной для целого ряда отраслей, в том числе таких, как контроль полупроводниковых приборов и различной электроники. Детектор рентгеновского излучения выявляет дефекты даже в провод­ных соединениях внутри корпуса интегральной схемы. Он позволяет оценивать сборку печатных плат с различными типами корпусов, в частности тех, в которых используются размещенные на печатной плате шарики припоя: визуальный доступ для контроля их пайки невозможен.

«В целом рынок промышленного оборудования для получения рентгеновских снимков растет, потому что все больше и больше производителей используют рентгеновский контроль в качестве средства инспекции выполнения процесса и оценки качества конечного продукта, — говорит Торстен Ахтеркирхен (Thorsten Achterkirchen), вице-президент компании Teledyne Dalsa, специализирующейся на индустриальной рентгеновской визуализации. — В некоторых случаях рынок уже переходит от традиционных усилителей изображения к цифровым плоскопанельным рентгеновским детекторам, что открывает новые возможности».

Компания Teledyne Dalsa также выявила растущий спрос на портативные рентгеновские системы, особенно для инспекций, связанных с безопасностью. «Если вы посмотрите, например, на рынок нефти и газа, то каждый сварной шов в их трубопроводах необходимо проверить, чтобы убедиться, что он структурно прочный; им также бывает нужно определить, что может вызвать разрыв в трубопроводе», — отмечает Торстен Ахтеркирхен.

Не менее важную роль, чем в нефтегазовой отрасли, рентгеновские лучи играют и в автомобильной промышленности, особенно в критических для безопасности автомобиля приложениях. Инспекция с использованием рентгеновского оборудования включает проверку алюминиевых колес, шин, блоков двигателя и подушек безопасности. При этом, как известно, автомобильная отрасль постоянно расширяет определение термина «критически важный для безопасности». Это означает еще больше возможностей для рентгеновского неразрушающего контроля, как утверждает Рахул Алреджа (Rahul Alreja), директор по глобальным продажам и маркетингу компании VJ Technologies, курирующий подразделение промышленного оборудования. Это подразделение компании VJ, отвечающее за рентгеновское оборудование, производит интегрированные источники рентгеновского излучения и генераторы высокого напряжения.Неразрушающий контроль на основе рентгеновских и инфракрасных изображений

«Часто вы не можете оценить качество или поведение компонентов того или иного устройства автомобиля в лабораторных условиях, — говорит Рахул Алреджа. — Только когда автомобиль находится, как говорится, в поле, вы понимаете, что именно происходит. По мере того как производители автомобилей собирают все больше данных, превращая их в исторические с соответствующей аналитикой, они могут точнее определить, какие компоненты с большей вероятностью выйдут из строя и приведут к аварии — именно они будут считаться критическими для данных условий эксплуатации и применения».

По словам Рахула Алреджи, производители оригинального автомобильного оборудования (OEM) требуют, чтобы их поставщики на всех уровнях выполняли 100%-ную проверку компонентов.

 

Важность своевременного выявления нехарактерного нагрева

Инфракрасная термография — это еще один способ обнаружения пустот, трещин и расслоений в различных материалах на производствах и в других промышленных сегментах. Этот метод позволяет отображать или измерять температуру поверхности при прохождении тепла через объект, к нему или от него.

«Мы смогли постоянно снижать стоимость усовершенствованной термографии, а миниатюризация позволила нам создавать более компактные, портативные и легкие системы», — говорит Маркус Тарин (Markus Tarin), президент и генеральный директор компании MoviTHERM. Помимо портативных систем, компания MoviTHERM разрабатывает лабораторные системы для производителей, которые хотят протестировать конструктивные решения еще на стадии НИОКР или при возникновении тех или иных проблем с серийной продукцией, требующих лабораторного исследования. Также интегрирует свои продукты в полностью автоматизированные рабочие места с роботами.

До недавнего времени предпочтительной технологией для неразрушающего контроля композитов была ультразвуковая дефектоскопия, которая использует для обнаружения дефектов высокочастотные звуковые волны. Термография появилась не как замена, но как альтернатива ультразвуковому контролю, особенно для неразрушающего контроля углеродных композитов, обычно используемых в автомобильной и авиакосмической промышленности. В сплошном углеродном композитном ламинате инфракрасная термография может проникать на глубину примерно 7–8 мм под поверхность материала.

Проблема здесь кроется в том, что производители «чувствуют затруднение, хорошо осознавая тот факт, что ультразвук не подходит для деталей очень сложной формы, например из-за их радиуса, что усложняет прием ультразвукового сигнала, — объясняет Маркус Тарин. — Или у них могут быть очень большие и сложные структуры, где становится непрактично использовать ультразвук, потому что их инспекция в этом случае займет слишком много времени».

Кроме того, ультразвуковой неразрушающий контроль для облегчения передачи звуковой энергии испытуемому требует связующего агента, такого как вода или воздух (причем слой определенной толщины), в то время как ИК-камера с высоким разрешением «для получения общей картины делает один бесконтактный снимок и, следовательно, дает гораздо более быстрые результаты на площади с большим захватом», — добавляет Маркус Тарин.

Несмотря на технические преимущества и снижение стоимости систем визуализации инфракрасных изображений, поставщики услуг термографии по-прежнему сталкиваются с одним серьезным препятствием для выхода на рынок. Дело в том, что компании уже инвестировали средства в обучение и аттестацию своего персонала по неразрушающему контролю — в основном с помощью ультразвуковой технологии. Если они внедрят альтернативный метод измерения, им придется потратить средства на переподготовку и переаттестацию производственного персонала и работников системы контроля качества.

 

Комплексный взгляд на проблемы

Разработчики систем рентгеновской и инфракрасной визуализации видят несколько путей для дальнейшего внедрения этих технологий неразрушающего контроля как в заводских цехах, так и в полевых условиях. Так, Торстен Ахтеркирхен ожидает более широкого использования цифровой рентгенографии по мере развития ее возможностей. «Меня захватывает создание рентгеновских систем, которые могут видеть все меньшие и меньшие детали, особенно когда речь идет о компьютерной томографии, — говорит он. — В сочетании с достижениями в области источников рентгеновского излучения, которые имеют крошечные фокусные пятна, вы можете увидеть некоторые удивительные мелкие детали на субмикронном уровне, которые еще никогда не были отображены».

Что касается термографии, ее внедрение будет стимулироваться потребностью в скорости во время производственного процесса. «Это в первую очередь связано с тем, что другие конкурирующие методы, такие как ультразвуковое тестирование, не могут удовлетворить постоянно растущие требования к пропускной способности», — объясняет Маркус Тарин.

Однако Маркус Тарин также отмечает, что получение ИК-изображений не является универсальным решением. «Физика ограничивает термографию определенными типами измерений и приложений. Иногда требуется комбинация различных методов неразрушающего контроля в зависимости от сложности детали», — считает он.

Помимо традиционных сегментов промышленности, которые в настоящее время используют неразрушающий контроль, к нему также начинают проявлять интерес производители товаров широкого потребления. Рахул Алреджа связывает это с развитием социальных сетей. «Раньше было трудно одним или двумя плохими продуктами подмочить вашу репутацию, — говорит он. — Теперь, если один человек получает некачественную вещь и у него много подписчиков в социальных сетях, он может написать об этом, затем это повторят и все попадет в вечерние новости. В результате репутации компании наносится огромный ущерб. Неразрушающие методы контроля могут помочь защитить бренд, не допустив попадания под его маркой на рынок продукта ненадлежащего качества».

 

Большие ожидания и надежды

В то время как OEM-заказчики, решающие проблемы контроля электроники, обычно разбираются в системах формирования рентгеновских изображений, у системных интеграторов, по мнению Торстена Ахтеркирхена, не хватает знаний об областях применения этой технологии. Он оценивает эту проблему как критическую в области неразрушающего контроля с использованием рентгеновских лучей. «Мы производим детектор, другая компания производит источник рентгеновского излучения, и кто-то должен обладать знаниями и опытом, чтобы их объединить, выбрать правильные компоненты для применения, поместить в шкафы, обеспечивающие радиационную безопасность, а затем добавить программное обеспечение машинного зрения, которое управляет всей системой, — говорит Торстен Ахтеркирхен. — Это умение нелегко найти сегодня на рынке труда».Неразрушающий контроль на основе рентгеновских и инфракрасных изображений

Торстен Ахтеркирхен советует системным интеграторам как можно больше узнать о требованиях безопасности, особенно связанных с радиационным аспектом рентгеновской визуализации. По его словам, процесс интеграции рентгеновской системы для неразрушающего контроля и других задач контроля сложнее, чем сборка традиционной системы машинного зрения.

Между тем производственные мощности и процессы становятся все более взаимосвязанными и автоматизированными, генерируя и анализируя растущие объемы данных, и компании ожидают, что оборудование и поставщики услуг неразрушающего контроля будут соответствовать прогрессу. Чтобы предугадывать потребности своих клиентов, компания VJ Technologies сотрудничает с университетами и лабораториями и обращается к экспертам, формирующим общее мнение. Это необходимо для того, чтобы предложить решения следующего поколения, как утверждает Рахул Алреджа.

Несмотря на то, что рентгеновские и инфракрасные изображения для неразрушающего контроля составляют небольшую долю рынка машинного зрения, производители таких компонентов и систем продолжают разрабатывать решения, чтобы идти в ногу с растущими требованиями производства и промышленности в отношении более жесткого контроля качества и увеличения их производительности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.